石柱县七曜山吴家坪煤系沉积特征及聚煤规律

王良文

摘 要：在全面收集和分析以往地质资料研究成果的基础上，应用七曜山吴家坪煤系的分析方法与原理，结合地质学、沉积学、岩石学及层序底层学等理论对吴家坪煤系含煤类型的岩石类型、岩性特征及沉积构造等进行了详细的分析，并对该区域进行沉积体系的划分和沉积相综合分析。

关键词：岩性特征；沉积构造；富煤带；聚煤规律

中图分类号：P618.11 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.116

七曜山位于石柱县北东侧，东侧与湖北省接壤，南侧于丰都交界。七曜山背斜全长超过230 km，呈东北—西南向展布。地理坐标30°41′03″～30°46′17″，108°44′40″～108°56′06″。

1 吴家坪煤系沉积特征

1.1 岩性特征

吴家坪煤系为一套海陆交互相沉积，根据钻孔资料揭露情况，煤系地层岩性主要由钙质泥岩、灰岩、泥质灰岩炭质泥岩组成。泥岩一般含量占35%～40%，灰岩一般含量占60%～65%. 灰岩主要为细晶灰岩和泥晶灰岩，中厚层状，裂隙较发育，裂隙倾角均大于60°，充填方解石脉。与下伏茅口组呈平行不整合接触，根据岩性组合分为三个岩性段：①三段（P3w3），为灰黑色、褐灰色薄厚层状钙质泥岩（俗称“墨石”，如图1所示），污手，含炭屑，局部夹薄层灰黑色泥质灰岩。见水平层理，局部见黄铁矿晶粒和结核。厚15.67～18.16 m，平均厚17.31 m。②二段（P3w2），为棕灰色、灰、深灰色中厚层状细晶石灰岩（B2），底部为硅质灰岩（俗称“小窝盖”，如图2所示），夹薄层黏土质泥岩。见腕足和生物碎屑化石。厚13.22～26.42 m，平均19.83 m。③一段（P3w1），为黑灰色、深灰色薄层状泥质灰岩、泥灰岩、钙质泥岩、炭质泥岩及K2煤层，底部为浅灰、褐灰色铝质泥岩（B1）。具水平层理，含少量黄铁矿晶粒。厚4.49～9.69 m，平均8.83 m。

1.2 沉积构造

吴家坪煤系地层层理较发育，常见的层理为水平层理、潮汐层理、波状层理等，同时可见泥砾、黄铁矿结核、钙质结核、生物扰动构造、植物根迹等。

1.3 古生物特征

吴家坪组含煤地层产植物根、茎化石，并含腕足类等动物化石，植物化石与海相动物化石共生，表明煤系形成于咸水—半咸水的海陆过渡相环境。

1.4 沉积相特征

吴家坪煤系有残积相、潮坪相、泻湖相、局限潮下相及泥炭坪相等。七曜山煤系地层沉积相特征，除残积相之外，其余都为低能环境的产物。

1.4.1 残积相

岩性为铝质泥岩及角砾岩的颜色为浅灰色、褐灰色。角砾岩中砾石呈棱角状—次棱角状，成分与下伏地层茅口灰岩一致，砾径大小不等，分选性差，一般含较多填隙物，见植物根、茎化石。该相位于含煤地层底部，是含煤地层形成前基底遭受风化剥蚀，物质在原地或稍经搬运堆积而成的。

1.4.2 潮坪相

潮坪相范围较广，七曜山范围主要为泥坪相，岩性主要由泥岩组成，水平层理、波状层理发育。可见腕足、生物碎屑化石，见少量植物化石和黄铁矿结核。

1.4.3 泻湖相

泻湖相为一套灰黑色岩石组合，以泥岩为主，颜色较暗。见水平层理，常见植物化石碎片和黄铁矿结核。

1.4.4 局限潮下相

以灰岩、泥质灰岩为主，见腕足动物和植物化石碎片，反映了一种物源供应不充分、水动力条件较弱的沉积环境。

1.4.5 泥炭坪相

钻孔煤心煤样化验资料表明，灰份（Ad）为28.23%，全硫（Ss.d）为5.59%，煤类属无烟煤三号（WY3），属海相沉积环境。这表明本区二叠世的成煤环境不同于陆相泥炭沼泽，为泥炭坪相。

2 吴家坪聚煤规律

2.1 聚煤作用受古构造、古地理的控制

本区在阳新世末期受东吴运动的影响，地壳上升、海水面下降，茅口灰岩裸露地表遭受剥蚀、溶蚀。此时近陆的低凹地区由残存海水形成沼泽，并接受从茅口组石灰岩分离出来的硅铝酸盐。在盐（或碱）性海水中，沉积了厚1.62～2.41 m的铝质泥岩。底板铝质泥岩中见大量植物化石，说明当时气候温湿，蕨类植物繁生。之后，地壳缓慢下沉，在沼泽中沉积了煤，煤层顶板中含有黄铁矿结核和晶粒。这些组份生成条件反映出煤生成时气候十分潮湿，且处在含有大量厌氧细菌作用下的较深沼泽中，强还原环境才生成了黄铁矿与煤的条带结构。由此形成的二叠系上统吴家坪组一段（P3w1）的K2煤层。

而后，由于沉降速度加大、沼泽积水加深，煤层与顶板交界处含有较多的黄铁矿，成煤作用告终，相继沉积了浅海相黑色泥质灰岩、泥灰岩和富含生物碎屑化石，显豹皮状花纹构造，此碎屑化石可能由海浪冲击所致。其后，海水微微退去，沉积了一段顶部黑色钙质泥岩，此钙质泥岩沉积后，海岸又下沉，沉积了吴家坪组二段（P3w2）厚达17.81～21.83 m含硅质结核的半深海相灰岩（俗称“小窝盖”）。再后，地壳又微上升，便沉积了吴家坪组三段（P3w3）厚达16.45～18.35 m的黑色钙质页岩（俗称“墨石”）。本层沉积后，地壳下降幅度加大，海水则更深，沉积了覆于煤系之上的厚层长兴组（P3c）含燧石石灰岩。至此形成了层位稳定、厚度较稳定的二叠系上统吴家坪组（P3w）含煤岩系。

本内K2煤层厚度变化较大，主要原因为聚煤基底的不平整。由于受东吴运动的影响，茅口组（P2m）灰岩长期裸露，形成了复杂的古喀斯特地形，其微地貌凹凸不平、复杂多变。随后沉积的K2煤层底板铝质泥岩未能全部将其填平、补齐，加之铝质泥岩在压实过程中，因补偿厚度的差异，又形成新的凹凸不平的地貌，致使泥炭沼泽的覆水深浅不一，并导致成煤植物的生长产生贫、茂或疏、密的差异，造成本区K2煤层厚度不均、变化大。在生产矿井中石门、采煤工作面上，常见有底板下凹处煤层增厚、底板上凸、煤层变薄的现象。说明本区沉积K2煤层是在泥炭沼泽覆水偏浅的情况下，在负向的构造因素（坳陷）和地形因素（低地）影响下形成的厚煤层。

2.2 富煤带的展布情况

本区根据浅部生产井巷道和深部钻孔揭露情况，在七曜山卧龙村一带形成了聚煤分水岭。即卧龙村以南为薄化带，卧龙村以北为富煤带。卧龙村以南浅部的织成煤矿、高龙洞煤矿的煤层厚度一般为0～0.40 m，平均厚度0.27 m，大部分地段均不可采；卧龙村以北的花树坝煤矿、黉水沟煤矿、蚂蝗沟煤矿、宏丰煤矿的煤层厚度一般为0.30～2.00 m，平均厚度0.70 m，特别是靠近湖北省地段，聚煤情况较好，最厚可达3 m以上，是潮坪—泥炭沼泽相聚煤中心。

3 结束语

七曜山吴家坪煤系的垂向总体是由海侵型退积序列组成的。煤层的形成受古构造、古地理、沉积环境的影响。煤层厚度变化主要是沉积基地凹凸不平形成的。在七曜山以窝龙村以北形成一个富煤带，以南形成为薄化带。

〔编辑：王霞〕